1.1 Ingegneria biomedica
Ingegneria biomedica (BME) è il ramo di ingegneria che si occupa di risolvere i problemi in biologia e medicina. Questo testo è un’introduzione ai metodi numerici per gli ingegneri biomedici. I metodi numerici sono tecniche matematiche per eseguire calcoli accurati, efficienti e stabili, al computer, per risolvere modelli matematici di sistemi biomedici., I metodi numerici sono gli strumenti che gli ingegneri utilizzano per realizzare l’implementazione al computer di modelli analitici di comportamento del sistema.
Gli ingegneri biomedici utilizzano principi, metodi e approcci tratti dai rami più tradizionali dell’ingegneria elettrica, meccanica, chimica, dei materiali e informatica per risolvere questa vasta gamma di problemi. Questi metodi includono: principi di ingegneria elettrica, come circuiti e sistemi; imaging e elaborazione delle immagini; strumentazione e misure; e sensori., I principi dell’ingegneria meccanica includono la meccanica dei fluidi e dei solidi; il trasferimento di calore; la robotica e l’automazione; e la termodinamica. I principi dell’ingegneria chimica includono i fenomeni di trasporto; polimeri e materiali; biotecnologia; progettazione di farmaci; e produzione farmaceutica.
Gli ingegneri biomedici applicano questi e altri principi a problemi nel campo delle scienze della vita e della sanità. Ciò significa che l’ingegnere biomedico deve anche avere familiarità con i concetti biologici di anatomia e fisiologia a livello sistemico, cellulare e molecolare., Lavorare nel settore sanitario richiede familiarità con il sistema cardiovascolare, il sistema nervoso, la respirazione, la circolazione, i reni e i fluidi corporei.
Altri termini, come la bioingegneria, l’ingegneria clinica e l’ingegneria tissutale, vengono utilizzati per identificare sottogruppi di ingegneri biomedici. La bioingegneria si riferisce agli ingegneri biomedici che si concentrano sui problemi in biologia e sulla relazione tra sistemi biologici e fisiologici., L’ingegneria clinica è un termine usato per riferirsi agli ingegneri biomedici che risolvono problemi relativi agli aspetti clinici dei sistemi di erogazione della sanità e della cura del paziente. L’ingegneria tissutale è la sottospecialità in cui l’ingegneria viene utilizzata per progettare e creare tessuti e dispositivi per sostituire le strutture con funzioni perse o compromesse. Gli ingegneri tissutali utilizzano una combinazione di cellule, materiali ingegneristici e fattori biochimici adatti per migliorare o sostituire le funzioni biologiche nel tentativo di effettuare il progresso della medicina.,
Sebbene i contributi più visibili dell’ingegneria biomedica alla pratica clinica coinvolgano la strumentazione per la diagnosi, la terapia e la riabilitazione, ci sono esempi in questo testo tratti sia dall’arene biologico che da quello medico per mostrare l’ampia varietà di problemi su cui gli ingegneri biomedici possono e lavorano.
Il campo dell’ingegneria biomedica è in rapida espansione. Gli ingegneri biomedici svolgeranno un ruolo importante nella ricerca nelle scienze della vita e nello sviluppo di dispositivi per l’erogazione efficiente dell’assistenza sanitaria., L’ambito dell’ingegneria biomedica spazia dalla bionanotecnologia ai dispositivi assistivi, dall’ingegneria molecolare e cellulare alla robotica chirurgica, dai sistemi neuromuscolari ai polmoni artificiali. I principi presentati in questo testo aiuteranno a preparare gli ingegneri biomedici a lavorare in questo campo diversificato.
Ci sono una serie di buone storie di ingegneria biomedica; ognuno ha la propria data di inizio del campo e le pietre miliari significative., L’inizio dell’ingegneria biomedica può essere fatta risalire al 17°, 18 ° o 19 ° secolo, la scelta a seconda della definizione utilizzata per l’ingegneria biomedica. Il lettore si riferisce a Nebeker (2002) per una storia completa di come gli ingegneri biomedici costruiscono dispositivi diagnostici (dati che caratterizzano il sistema) o terapeutici (sostituiscono o migliorano la funzione persa) come soluzioni ai problemi nel settore sanitario o nelle scienze della vita.